采煤工作面高位裂隙孔及上隅角懸管綜合瓦斯抽放技術的實踐應用

彭曉宙

(山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033000)

安全生產

采煤工作面高位裂隙孔及上隅角懸管綜合瓦斯抽放技術的實踐應用

彭曉宙

(山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033000)

針對18205采煤工作面受瓦斯頻繁超限影響的問題，通過應用高位裂隙孔及上隅角懸管綜合瓦斯抽放技術，有效地降低了瓦斯濃度，保證了工作面的安全回采，取得了較好的技術經濟效果。

采煤工作面；瓦斯超限；綜合抽放技術；安全回采

隨著礦井開采水平的延伸及深度的增加，斜溝煤礦18205采煤工作面瓦斯涌出量也相應加大。在工作面回采過程中，回風流和上隅角瓦斯頻繁超限，在生產期間上隅角瓦斯經常能達到2%以上，瓦斯問題成為嚴重制約礦井生產、影響礦井安全效益和經濟效益的重大問題。為解決這一問題，防止發生瓦斯事故，保證工作面安全回采，提高生產能力，我們結合以前在18201工作面的抽放經驗，找到適合我礦采煤工作面抽放的最佳方法，并決定在采煤工作面采用高位裂隙孔及上隅角懸管綜合瓦斯抽放技術。

1 工作面概況

18205工作面開采8#煤層，煤層平均厚度4.7 m，工作面可采走向長2 094.2 m，工作面長度269 m，面積749 501 m2。工作面位于12采區輔運下山南側，工作面整體為一走向近南北傾向西的單斜構造，

傾角7.5°～11.4°，平均9.4°。東部、南部、西部均為實煤區。地表地形為中低山區，地表起伏較大，廟溝橫穿工作面，天洼村坐落在工作面中南部，馬蒲灘村位于工作面北部，山梁均多為黃土覆蓋，溝谷基巖出露，山坡較陡，蓋山厚度365 m～507 m。工作面采用“U”型通風方式，皮帶巷進風，材料巷回風，供風量為2 350 m3/min。

根據工作面瓦斯來源分析，上隅角涌出的瓦斯主要來源是：煤層回采后，頂板垮落，本煤層和上鄰近6號煤層卸壓產生的卸壓瓦斯涌入回采工作面采空區，隨工作面風流帶至工作面上隅角。在采煤工作面回風流瓦斯及上隅角瓦斯中有60%～70%是采空區瓦斯涌出,容易造成瓦斯超限。

2013年6月，遼寧工程技術大學對18205工作面本煤層采樣進行了實驗室分析，煤層瓦斯基礎參數分析結果如表1所示。

表1 煤層瓦斯基礎參數

2 綜合瓦斯抽放技術原理

2.1 高位裂隙孔抽放瓦斯原理

根據對回采工作面礦山壓力的研究，煤層隨著工作面的回采將在工作面周圍形成一個采動壓力場。在壓力場作用下，工作面采空區周圍覆巖的移動破壞，在豎直方向上劃分為“三帶”，即，冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。而在工作面推進過程中，裂隙帶因充分卸壓，瓦斯大量解吸而濃度高，當采煤工作面的裂隙帶積存大量瓦斯時，往往被漏風帶入生產巷道或工作面空間，或由于大氣壓力，或通風系統變化，使瓦斯大量涌入工作面。因此，必須對裂隙帶瓦斯進行抽放，阻止裂隙帶高濃度瓦斯進入回采工作面。尤其是上隅角附近。高位裂隙孔抽放瓦斯就是在回采工作面回風巷內設置鉆場，從鉆場向采空區上方的裂隙帶內施工鉆孔，利用抽放泵負壓動力抽放采空區頂板裂隙帶及冒落帶內積存的高濃度瓦斯，從而減少采空區瓦斯向工作面上隅角的涌出，降低回采工作面上隅角和回風巷的瓦斯濃度。

2.2 上隅角抽放瓦斯原理

上隅角瓦斯抽放的主要原理是，在工作面上隅角形成一個負壓區，使該區域內瓦斯形成紊流狀態，與空氣充分混合，由抽放管路抽走，既可以避免工作面上隅角處局部位置因風流不暢(或無風)引起的瓦斯超限，又可解決因漏風使采空區向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。

3 抽放工藝

3.1 高位裂隙帶鉆孔布置及抽放

根據18205綜采工作面煤層賦存情況及通風系統布置，確定在工作面材料巷布置裂隙帶鉆孔，將鉆場設在18205工作面材料巷中。每組鉆場布置4個鉆孔，鉆孔直徑75 mm、長度95 m，傾角分別為31°、34°、37°、40°，距離煤層頂板垂距分別為49.5 m、52.7 m、57.5 m、60.7 m。鉆孔采用雙囊袋封孔器和注漿材料聯合進行封孔，封孔深度不小于8 m。

抽放初期，每隔30 m布置一鉆場，同時抽放距工作面最近的3組鉆孔，每天觀測高位裂隙孔中的瓦斯濃度及負壓。經觀測，孔內負壓在20 kPa～30 kPa，滿足抽放規范中卸壓瓦斯鉆孔負壓不低于13 kPa的規定；抽放效果好的鉆孔，最大瓦斯體積分數在80%以上，平均瓦斯體積分數60%左右。并根據鉆場與工作面推進的水平距離，繪制了高位裂隙鉆孔瓦斯濃度曲線圖。為了提升抽放效果，增加抽放量，結合對曲線圖的分析研究，將原來的鉆場間距由30 m為一組改為15 m為一組，使高位裂隙孔始終保持在最佳抽放效果區間內。481#和478#高位裂隙孔瓦斯體積分數變化曲線圖見圖1和圖2。

圖1 481#高位裂隙孔瓦斯體積分數變化曲線圖

圖2 478#高位裂隙孔瓦斯體積分數變化曲線圖

3.2 上隅角懸管抽放

利用頂板支護錨桿作吊掛點，用電纜掛鉤吊掛9根Φ90 mm的軟管在上隅角上部，軟管末端需伸入上隅角后1 m，軟管與Φ508 mm抽放管路末端的九通變徑接頭相連接，并靠幫用電纜掛鉤吊掛平直、整齊。工作面每向前推進一個循環，軟管隨著工作面端頭支架的移動同時前移，保證軟管末端始終在上隅角后1 m。移動軟管作業時，工作面必須停機并閉鎖采煤機和刮板輸送機，同時由瓦檢員現場檢查瓦斯，確保該期間上隅角瓦斯體積分數不超過0.8%。必要時，利用風幛配合使用，保證該期間上隅角瓦斯濃度不超限。工作面端頭支架拉移過程中，必須有瓦檢員在現場看護，防止損壞軟管。每次移動后由瓦檢員檢查懸管位置是否合適，發現問題，及時處理。上隅角懸管抽放示意圖見圖3。

圖3 上隅角懸管抽放示意圖

4 抽放效果

18205采煤工作面實施綜合抽放以后，抽放標況下純量瓦斯日均5 000 m3，月均15萬m3，工作面抽放率更是達到了50%左右；上隅角瓦斯體積分數控制在0.8%以下，回風流瓦斯體積分數控制在0.4%以下。2016年2月至2016年12月的回采過程中，工作面基本未發生瓦斯超限現象。

5 高位裂隙孔及上隅角懸管綜合瓦斯抽放技術分析

18205采煤工作面的實踐應用發現，高位裂隙孔抽放與上隅角懸管抽放技術是相輔相成的，對解決工作面瓦斯超限都起到了決定性的作用，缺一不可。高位裂隙孔抽放，降低了裂隙帶和采空區里的總體瓦斯含量，減少了瓦斯向工作面及回風巷的涌出量；上隅角懸管抽放，直接抽放上隅角瓦斯，保證了生產期間上隅角瓦斯濃度不超限，為采煤工作面的安全回采提供了最有利的保障。

6 結語

隨著斜溝煤礦開采深度的增加，瓦斯問題會在以后的采掘工作中越來越制約礦井的發展，通過不斷摸索和實踐，找到適合斜溝煤礦的抽放方法，實現了礦井瓦斯治理“由被動到主動”的根本轉變，從根本上解放和發展生產力，全力打造安全高效的現代化礦井。

Practice application of integrated gas drainage technology in high fissure aperture and suspended pipe in upper corner of coal mining working face

PENG Xiaozhou

(Inclined Ditch Coal Mine，Shanxi Xishan Jinxing Energy Co., Ltd., Lyuliang Shanxi 033000, China)

In view of the problem that the 18205 coal mining face is affected by the frequent gas overrun, through the application of integrated gas drainage technology in high fissure aperture and suspended pipe in upper corner, the gas concentration is limited and the safe mining of the working face is ensured with good technical and economic results.

coal mining working face; gas overrun; comprehensive drainage technology; safety mining

2017-02-07

彭曉宙，男，1990年出生，2013年畢業于中國礦業大學，助理采煤工程師。研究方向：煤礦開采技術。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.26

TD712

A

1004-7050(2017)01-0081-03